基于GPU的GPS卫星导航系统实时仿真技术研究

1144766066 · 发表于 2022-5-14 08:54:54

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随着软件接收机技术的飞速发展，GPS/惯导超紧组合导航技术已成为研究热点。为了满足GPS/惯导超紧组合导航技术的研究需要，本文主要围绕GPS中频数字信号的模拟和基于GPU (Graphic Processing Unit，图形处理单元)的GPS软件接收机并行仿真技术展开。论文的具体研究工作如下：首先，实现了GPS中频数字信号模拟器。在接收信号模型的基础上，研究了信号模型各部分的实现，验证了模型在不同动态环境下的适用性。信号模拟器中通过设定信号的载噪比，能够有效的产生弱信号。其次，实现了基于GPU的GPS信号并行捕获算法。详细分析了相干积分以及非相干积分对弱信号捕获性能的影响，在并行码相位捕获算法的基础上，实现了三种基于GPU的并行捕获算法，分别适用于强信号、高动态信号以及弱信号的捕获，大大提高了信号的捕获速度以及灵敏度，实现了两种精细捕获的算法，精细捕获后的频率误差能够满足后续跟踪环路的要求。最后，实现了基于GPU的GPS信号并行跟踪算法。详细分析了不同相位输入信号下，N阶锁相环的稳态误差。分析了不同环路滤波参数对锁相环性能的影响，以及高动态环境下载波环和码环的辅助方式。利用GPU实现了GPS信号多通道并行跟踪，并利用跟踪相关值对信号的载噪比进行估计，将定位解算结果与信号模拟器中输入的载体轨迹进行比较，ECEF坐标系下三个轴向的误差均小于20m。

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